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定常流中不同淹没深度下水平圆柱载荷分析

江苏科技大学学报（自然科学版） 2023年第6期37卷 14-20页

作者：王树齐姜庆典陈林烽王坤鹏江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212100

基于CFD方法的数值模拟对水平圆柱与定常流相互作用的问题进行研究,首先建立含有自由液面的定常流条件下固定与刚体运动圆柱体的二维数值计算模型,在建立的模型中分别对不同淹没深度、不同流速、不同圆柱尺寸、不同雷诺数下水平圆柱的... 详细信息

基于CFD方法的数值模拟对水平圆柱与定常流相互作用的问题进行研究,首先建立含有自由液面的定常流条件下固定与刚体运动圆柱体的二维数值计算模型,在建立的模型中分别对不同淹没深度、不同流速、不同圆柱尺寸、不同雷诺数下水平圆柱的载荷进行分析计算.结果表明:随着圆柱淹没深度的增加,圆柱受力先增加后减小;靠近自由液面时,淹没深度是影响受力的重要原因,其中水平系数对淹没深度的敏感程度比垂向系数小,主要是由自由液面波动引起的反射和阻塞所导致;S/D水平面的距离,D为圆柱直径)时可以忽略自由液面的影响,固定与刚体运动圆柱体均在S/D=-1时水平系数达到最大,S/D=-0.5时,垂向系数达到最大;随着雷诺数的增加,运动圆柱水平系数平均值先增再减,垂向系数平均值不断减小.

关键词：水平圆柱自由液面载荷分析运动圆柱淹没深度

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非完全淹没水平圆柱上波浪力特征的数值模拟

水科学进展 2019年第5期30卷 749-759页

作者：毛鸿飞陈洪洲广东海洋大学海洋工程学院广东湛江524088 东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012

为研究大波幅波浪作用下,非完全淹没水平圆柱所受波浪力的特征,基于黏性流理论采用有限体积法建立两相流数值波浪水槽模型,对不同波幅和圆柱垂向位置下非完全淹没水平圆柱所受波浪力进行了数值计算,并对波浪力和冲击力的特征进行了分析... 详细信息

为研究大波幅波浪作用下,非完全淹没水平圆柱所受波浪力的特征,基于黏性流理论采用有限体积法建立两相流数值波浪水槽模型,对不同波幅和圆柱垂向位置下非完全淹没水平圆柱所受波浪力进行了数值计算,并对波浪力和冲击力的特征进行了分析,讨论了冲击力与冲击速度的关系,结合经验计算公式拟合得到了冲击力系数。结果表明:波浪力的大小受波幅和圆柱垂向位置的影响比较显著,其影响机理与波浪场流体运动特性相关;冲击力的大小与冲击速度密切相关,而垂向冲击力在波浪力中起主导作用时,对应的最小预测冲击速度受圆柱垂向位置影响并不显著;不同圆柱垂向位置下冲击力系数随着波幅增大由分散性较强逐渐趋于集中。

关键词：水平圆柱波浪力冲击力非完全淹没数值模拟

不同浸没深度下水平圆柱体的水动力特性试验研究

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船舶力学 2017年第10期21卷 1190-1198页

作者：胡克付世晓许玉旺马磊鑫上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

顺应式的漂浮柔性圆柱型结构物,如深海养殖结构物的浮圈结构、波浪能发电装置的浮体部分等,大多是部分浸没的。目前,学术界和工程界对部分浸没圆柱的水动力特性了解甚少,也使这些新型结构物在设计和分析时面临着一系列的困难。文章利用... 详细信息

顺应式的漂浮柔性圆柱型结构物,如深海养殖结构物的浮圈结构、波浪能发电装置的浮体部分等,大多是部分浸没的。目前,学术界和工程界对部分浸没圆柱的水动力特性了解甚少,也使这些新型结构物在设计和分析时面临着一系列的困难。文章利用在拖曳水池中对水平圆柱进行强迫振荡的试验方法,研究了不同浸没深度的水平圆柱体在流、波浪以及波-流耦合作用下的水动力特性,获得了拖曳力系数和附加水质量系数在不同浸没深度下与Reynolds数、KC数和Vr的关系。通过研究发现:(1)在纯流作用下,由于自由液面的存在,超过半浸没的圆柱体的拖曳力系数在超临界范围内将大于全浸没圆柱;(2)在波浪作用下的半浸没圆柱的水动力系数完全不能等同于全浸没圆柱的一半来进行考虑;(3)流的存在对水动力系数的影响比较显著,会导致惯性力系数的增大。

关键词：水平圆柱不同浸没深度拖曳力系数附加质量系数强迫振荡

基于MPS方法的水平圆柱表面液滴流动现象研究

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工程热物理学报 2014年第9期35卷 1753-1757页

作者：陈啸孙中国席光西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

本文改进MPS方法的壁面边界条件,模拟了不同液滴-圆柱尺寸比α和Do数下的水平圆柱表面液滴流动现象。结果表明,该现象可以分为四个阶段,即初始接触铺展,周向铺展而轴向收缩,顶部收缩而底部汇合以及底部液滴落下。在α和Re数-定的情况下,... 详细信息

本文改进MPS方法的壁面边界条件,模拟了不同液滴-圆柱尺寸比α和Do数下的水平圆柱表面液滴流动现象。结果表明,该现象可以分为四个阶段,即初始接触铺展,周向铺展而轴向收缩,顶部收缩而底部汇合以及底部液滴落下。在α和Re数-定的情况下,随Do的增大,液滴会依次出现四种运动形态,即稳定停留在圆柱顶部,稳定停留在圆柱底部,在圆柱底部汇合后落下以及在圆柱底部汇合前落下。随α减小,形态转变的Do数区间会减小,在α足够小时,底部停留的形态会消失。

关键词： MPS方法水平圆柱液滴流动

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近床面水平圆柱局部冲刷二维数值模拟

计算力学学报 2012年第5期29卷 759-764页

作者：张芝永拾兵范菲菲阮雪景中国海洋大学工程学院青岛266003

为研究近床面水平圆柱的局部冲刷问题,基于N-S方程和有限体积法,在FLUENT中通过二次开发建立了局部冲刷二维数值模型。模型采用标准k-ε紊流模型来计算水平圆柱周围的流场,同时借助FLUENT软件中的自定义函数功能提取床面剪应力参数来计... 详细信息

为研究近床面水平圆柱的局部冲刷问题,基于N-S方程和有限体积法,在FLUENT中通过二次开发建立了局部冲刷二维数值模型。模型采用标准k-ε紊流模型来计算水平圆柱周围的流场,同时借助FLUENT软件中的自定义函数功能提取床面剪应力参数来计算该时刻的推移质输沙率及床面节点位移变化值,然后运用动网格技术来模拟床面地形的变化,通过物理模型试验来进行模型验证。结果表明,计算结果与试验结果基本一致,从而证实了冲刷模型的准确性。

关键词：水平圆柱局部冲刷动网格 UDF

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水平圆柱体上波流力特征的数值模拟

舰船科学技术 2021年第11期43卷 27-32页

作者：王艳王树齐王坤鹏江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

为了研究波流对水平圆柱的影响,本文对水平圆柱体上的波流力进行研究。首先对数值模型进行验证分析,其次对不同工况下的波流力与自由液面变化进行数值模拟。研究结果表明,对于部分淹没的水平圆柱,波浪的反射与阻塞作用随着波幅的增加而... 详细信息

为了研究波流对水平圆柱的影响,本文对水平圆柱体上的波流力进行研究。首先对数值模型进行验证分析,其次对不同工况下的波流力与自由液面变化进行数值模拟。研究结果表明,对于部分淹没的水平圆柱,波浪的反射与阻塞作用随着波幅的增加而增加,波流力随着波幅与垂向位置的增大而增大,正垂向力随着频率的增大趋于某一特定的值。对于淹没的水平圆柱,随着垂向位置的增加,波反射减小,波阻塞变大且大于波反射。

关键词：水平圆柱不同波幅波流力

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振荡流场中近底水平圆柱升力研究

海洋通报 2001年第1期20卷 1-7页

作者：康海贵桂劲松大连理工大学大连116024 大连水产学院大连116023

在利用傅氏级数法模拟波、流场中水平圆柱上的升力时，其傅氏系数及初相位的选取是问题的关键。本文进行了近底水平圆柱在振荡流场中的物理模型实验，采用傅氏级数法推求各参数，得到不同Ｋｃ数及间隙比（ｅ／Ｄ）情况下的各种参数值．... 详细信息

在利用傅氏级数法模拟波、流场中水平圆柱上的升力时，其傅氏系数及初相位的选取是问题的关键。本文进行了近底水平圆柱在振荡流场中的物理模型实验，采用傅氏级数法推求各参数，得到不同Ｋｃ数及间隙比（ｅ／Ｄ）情况下的各种参数值．实验要素范围Ｋｃ数为５～２０，Ｒｅ数为２５００～１００００，间隙比为０．１～１．０．

关键词：水平圆柱振荡流升力傅氏级数法初相位海洋建筑物

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斜偏心水平圆柱环形空间自然对流传热

工程热物理学报 1989年第3期10卷 307-309页

作者：孙仁洽王锁芳东南大学南京航空学院

一、前言对偏心水平圆柱环形空间自然对流传热的系统研究仅有十年左右的历史。本文采用数值方法对斜偏心的情况,探索瑞利数、斜偏心率、直径比、偏心斜角等因素对自然对流传热的影响,并借助Mach-Zehnder光干涉仪进行实验研究。二、数... 详细信息

一、前言对偏心水平圆柱环形空间自然对流传热的系统研究仅有十年左右的历史。本文采用数值方法对斜偏心的情况,探索瑞利数、斜偏心率、直径比、偏心斜角等因素对自然对流传热的影响,并借助Mach-Zehnder光干涉仪进行实验研究。二、数值分析经过双极坐标变换,控制方程变为:

关键词：自然对流传热水平圆柱环形空间

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波浪对水平圆柱作用的理论分析

波浪对水平圆柱作用的理论分析

作者：付韵韵大连理工大学

学位级别：硕士

近年来随着海洋油气开采的迅速发展,人们越来越重视对柱体构件承载力的研究。水平柱体是海洋油气工程中经常用到的构件之一,柱体所受的水动力是工程计中必须考虑的主要问题。目前关于波浪与垂直圆柱的相互作用的研究已十分深入,同时有... 详细信息

近年来随着海洋油气开采的迅速发展,人们越来越重视对柱体构件承载力的研究。水平柱体是海洋油气工程中经常用到的构件之一,柱体所受的水动力是工程计中必须考虑的主要问题。目前关于波浪与垂直圆柱的相互作用的研究已十分深入,同时有不少关于波浪与多个垂直圆柱相互作用的研究。而关于波浪与水平固定的圆柱体的相互作用大多采用物理模型试验的方法,因此本文基于线性波浪理论,将采用多极子展开法进行求解。首先建立由多级子线性组合表示的散射势和辐射势级数形式的解析表达式,通过多级子展开法对作用在有限水深中水平圆柱上的透反射系数和波浪力开展了理论分析。将速度势分解为对称势和反对称势,并给出了速度势的多级子线性组合表达式,利用物面边界条件和三角函数的正交性确定速度势表达式中的待定系数。推导得出了波浪对淹没水平圆柱透反射系数和波浪力的解析表达式。为了验证上述分析过程的正确性,在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的溢油水槽中进行实验,对五个周期在不同淹没深度和半径条件下进行了波浪对水平圆柱作用力的研究。本文提出的理论方法计算结果与实验数据吻合良好,数值计算和实验比对表明水平圆柱的淹没水深和圆柱半径对透反射系数和波浪力具有显著的影响。因此,所推导得出的水平圆柱所受波浪力的计算方法,可为进一步开展波浪与多个水平圆柱相互作用的问题奠定基础。

关键词：水平圆柱多级子波浪力解析解